KR20190111963A - Monitoring system for series connected battery cells - Google Patents

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KR20190111963A
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제임스 피. 노박
로버트 엘. 마이어스
알렉세이 티콘스키
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라이테크 래보러토리즈 엘엘씨
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Abstract

배터리 모니터링 회로는, 아날로그 프론트 엔드, 아날로그 프론트 엔드에 의해 자신에게 디지털 방식으로 전송된 데이터를 수집하고 분석하는 제어기, 및 단일 배터리 셀을 측정하도록 구성된 연료 게이지를 활용하여, 복수의 직렬 연결된 배터리 셀들의 개별 배터리 셀 전압들 및 온도들을 측정한다.The battery monitoring circuit utilizes an analog front end, a controller that collects and analyzes data digitally transmitted to it by the analog front end, and a fuel gauge configured to measure a single battery cell to provide a plurality of serially connected battery cells. Individual battery cell voltages and temperatures are measured.

Description

직렬 연결된 배터리 셀들을 위한 모니터링 시스템Monitoring system for series connected battery cells

본 출원은 미국 가특허 출원 일련 번호 62/456,371호를 우선권으로 주장하며, 이 가특허 출원은 이로써 본원에 인용에 의해 통합된다.This application claims priority to US Provisional Patent Application Serial No. 62 / 456,371, which is hereby incorporated by reference.

본 발명은 일반적으로 배터리 기술에 관한 것으로, 특히 배터리 셀들을 모니터링하기 위한 시스템에 관한 것이다.The present invention relates generally to battery technology, and more particularly to a system for monitoring battery cells.

최신 전자장치는 더 다양해지고 점점 더 휴대가 쉬워져서, 배터리들 및 배터리 관리 시스템들의 성능의 개선들이 요구되게 만들고 있다. 능력들 및 성능이 증가함에 따라, 전력 수요들이 또한 증가하고 있다. 성능을 최적화하고, 배터리 수명을 연장하며, 배터리 시스템 내에서 모니터링되는 파라미터들에 산업 표준 균일성을 제공하기 위해, 스마트 배터리 시스템("SBS(Smart Battery System)") 규격이 생성되었다. 배터리들이 SBS 규격에 따라 작동할 수 있게 하기 위해, 내부 소프트웨어 루틴들을 이용하여 집적 회로("IC(integrated circuit)")들이 생성 및 프로그램되었다. 배터리 시스템들에서 사용하기 위해 개발된 IC들의 유형들의 예들은, 충전 상태("SOC(state of charge)") 및 배터리에 저장된 나머지 에너지의 양을 정밀하게 추정하는 것으로 의도되는 어떤 유형의 연료 게이지 IC와 보통 결합되는 아날로그 프론트 엔드("AFE(Analog Front End)") 측정 시스템들을 포함한다. 일부 경우들에서, 이러한 두 기능 구성요소들은 하나의 패키지로 결합된다.Modern electronics are becoming more versatile and more portable, making performance improvements in batteries and battery management systems demanded. As capabilities and performance increase, power demands also increase. Smart Battery System (“SBS”) specifications have been created to optimize performance, extend battery life, and provide industry standard uniformity for the parameters monitored within the battery system. In order to enable the batteries to operate according to the SBS specification, integrated circuits (“integrated circuits”) were created and programmed using internal software routines. Examples of types of ICs developed for use in battery systems include any type of fuel gauge IC intended to precisely estimate the state of charge (“SOC”) and the amount of remaining energy stored in the battery. And analog front end ("Analog Front End") measurement systems that are usually combined. In some cases, these two functional components are combined into one package.

높은 셀 카운트의 배터리 팩들, 특히 배터리 팩의 단자 전압을 증가시키기 위해 배터리 셀들을 직렬로 구성하는 배터리 팩들, 및 방전 레이트가 용량의 5 배(5C; 5 times capacity)를 초과하는 높은 방전 레이트의 배터리 셀들은, 연료 게이징 정확성, 그리고 배터리 헬스(health)를 적절히 평가할 뿐만 아니라 성능을 최적화하기 위한 의사 결정에 관련된 새로운 난제들을 제시한다.High cell count battery packs, in particular battery packs that make up battery cells in series to increase the terminal voltage of the battery pack, and high discharge rate batteries whose discharge rate exceeds 5 times capacity (5C) The cells not only properly assess fuel gauging accuracy and battery health, but also present new challenges related to decision making to optimize performance.

배터리 연료 게이징을 위한 인기 있는 집적 회로 기반 산업 표준 알고리즘들은 Maxim Integrated로부터 입수가능한 ModelGauge m3 및 m5 알고리즘들 그리고 Texas Instruments에 의한 임피던스 추적("IT(Impedance Track)")을 포함한다. 이러한 알고리즘들은 SOC 및 나머지 충전을 추정하기 위해 순간 온도, 전압 및 전류 입력들을 활용한다. 각각, 충전 이벤트 및 방전 이벤트 동안 배터리의 안팎으로 전달된 전하량을 통합하고, 누적되는 전달된 전하의 이 측정을, 고-정확성의 셀 전압 및 온도 측정들과 결합함으로써, 디바이스들은 배터리의 순간 충전 상태 및 나머지 배터리 용량의 신뢰할 수 있고 정확한 추정치를 도출할 수 있다.Popular integrated circuit based industry standard algorithms for battery fuel gauging include ModelGauge m3 and m5 algorithms available from Maxim Integrated and impedance tracking by Texas Instruments (“Impedance Track”). These algorithms utilize instantaneous temperature, voltage, and current inputs to estimate SOC and remaining charge. By integrating the amount of charge transferred into and out of the battery, respectively, during the charging and discharging events, and combining this measurement of accumulated transferred charge with high-accuracy cell voltage and temperature measurements, the devices provide an instantaneous charge state of the battery. And a reliable and accurate estimate of the remaining battery capacity.

오늘날 판매되는 연료 게이지 IC들의 압도적인 대다수는 셀 폰들, MP3 플레이어들 및 일부 태블릿 컴퓨터들과 같은 단일 배터리 셀 애플리케이션들을 위해 의도된다. 이러한 "단일 셀" 연료 게이지 IC들은 이 목적에 적절한, 시장에서 입수가능한 가장 저렴한 부품들이다. 이들은 흔히, 1S 게이지들(이들이 1 직렬 셀과 함께 사용하기 위한 것임을 표시함)로 지칭된다. 직렬로 연결된 다수의 셀들을 사용하는 노트북 컴퓨터들과 같은 애플리케이션들을 위한 연료 게이지 IC들이 존재하지만, 이들은 보통, 4 셀 구성들(4S 게이지들)로 제한된다. 4보다 더 높은 직렬 셀 카운트들에 최적화되는, 시장에서 입수가능한 선택들은 매우 적으며, 6보다 더 높은 셀 카운트들에 대해서는 거의 없다.The overwhelming majority of fuel gauge ICs sold today are intended for single battery cell applications such as cell phones, MP3 players and some tablet computers. These "single cell" fuel gauge ICs are the cheapest components available on the market that are suitable for this purpose. These are often referred to as 1S gauges (indicating that they are for use with one series cell). There are fuel gauge ICs for applications such as notebook computers using multiple cells connected in series, but they are usually limited to four cell configurations (4S gauges). There are very few choices available on the market that are optimized for serial cell counts higher than four, and few for cell counts higher than six.

부가적으로, 혁신 및 연료 게이징 알고리즘 성능 향상들은 고-체적 단일 셀 게이지들에서 먼저 발생하고 있으며, 멀티-셀 카운트 IC들에 대해서는 더디게 된다. 단일 셀 IC들이 다중 셀 애플리케이션들에서 효과적으로 활용될 수 있다면, 비용과 성능 둘 모두에서 상당한 장점이 존재한다.In addition, innovation and fuel gauging algorithm performance improvements are occurring first in high-volume single cell gauges, and are slow for multi-cell count ICs. If single cell ICs can be effectively utilized in multi-cell applications, there are significant advantages in both cost and performance.

단일 셀 배터리 연료 게이징을 위한 통상적인 회로 구성이 도 1에서 예시된다. 연료 게이지 IC는 각각의 임계적인(critical) 파라미터인 셀 단자 전압, 셀 온도에 대응하는 전압(종종, 저렴한 서미스터를 사용함), 그리고 배터리 충전 및 방전 전류(낮은 값의 전류 감지 저항기를 사용함)의 측정을 위한 단일 아날로그 입력을 포함한다. 하나보다 많은 셀의 전압 또는 온도를 측정하기 위한 설비(provision)들은 없다.A typical circuit configuration for single cell battery fuel gauging is illustrated in FIG. The fuel gauge IC measures each critical parameter of the cell terminal voltage, the voltage corresponding to the cell temperature (often using an inexpensive thermistor), and the battery charge and discharge current (using a low value current sense resistor). Contains a single analog input for There are no provisions for measuring the voltage or temperature of more than one cell.

도 1은 선행 기술의 단일 셀 연료 게이지 IC 연결 방식의 블록 다이어그램을 예시한다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따라 구성된 다중 배터리 셀 연료 게이지 시스템의 블록 다이어그램을 예시한다.
도 3은 본 발명의 실시예들을 이용하여 구성된 장치의 예를 예시한다.1 illustrates a block diagram of a prior art single cell fuel gauge IC connection scheme.
2 illustrates a block diagram of a multiple battery cell fuel gauge system constructed in accordance with embodiments of the present invention.
3 illustrates an example of an apparatus configured using embodiments of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들은, 복수의 직렬 연결된 셀들(204)의 개별 셀 전압들 및 온도들을 측정하기 위한, 상업적으로 입수가능한 아날로그 프론트 엔드("AFE(Analog Front End)") 측정 회로(201)(아날로그 프론트 엔드("AFE") 측정 회로(201)는 본원에서 간단히 "아날로그 프론트 엔드"로 또한 지칭될 수 있고, IC로서 구현될 수 있음)를 활용하는 배터리 모니터링 회로(200)(예컨대, Maxim Integrated로부터 상업적으로 입수가능한 모델 번호 MAX11068, 또는 임의의 다른 등가 디바이스)를 제공한다. 배터리 모니터링 회로(200)는 또한, AFE(201)에 의해 자신에게 디지털 방식으로 전송된 데이터를 수집하고 분석하는 제어기(202)(제어기(202)는 마이크로제어기로서 구현될 수 있음), 하나 이상의 디지털 방식 프로그램가능 전압원들("DPVS들")(205), 도 1과 관련하여 설명된 것과 같은 단일 셀 연료 게이지 IC(203)(단일 셀 연료 게이지 IC(203)는 본원에서 간단히 "연료 게이지"로 또한 지칭될 수 있음)(즉, 단일 셀 연료 게이지 IC(203)는 각각의 임계적인 파라미터: 셀 단자 전압, 및 셀 온도에 대응하는 전압(예컨대, 종종, 저렴한 서미스터를 사용함)의 측정을 위한 단일 아날로그 입력을 포함함), 그리고 배터리 충전 및 방전 전류를 제공하기 위한 전류 센서(211)(예컨대, 임의의 상업적으로 입수가능한 낮은 값의 전류 감지 저항기가 활용될 수 있거나, 또는 이용가능한 경우, AFE(201) 내에 구현된 전류 센서가 활용될 수 있음)를 포함한다.2, embodiments of the present invention provide a commercially available analog front end (“AFE”) for measuring the individual cell voltages and temperatures of a plurality of series-connected cells 204. Battery monitoring circuit 200 that utilizes measurement circuit 201 (analog front end (“AFE”) measurement circuit 201 may also be referred to herein simply as “analog front end” and may be implemented as an IC). ) (Eg, model number MAX11068, or any other equivalent device commercially available from Maxim Integrated). The battery monitoring circuit 200 also includes a controller 202 (controller 202 may be implemented as a microcontroller) that collects and analyzes data digitally transmitted to it by the AFE 201, one or more digital devices. Type Programmable Voltage Sources (“DPVSs”) 205, single cell fuel gauge IC 203 as described in connection with FIG. 1 (single cell fuel gauge IC 203 is referred to herein simply as “fuel gauge”). May also be referred to) (i.e., the single cell fuel gauge IC 203 is a single cell for measurement of each critical parameter: cell terminal voltage, and voltage corresponding to the cell temperature (e.g., often using inexpensive thermistors). An analog input), and a current sensor 211 (eg, any commercially available low value current sense resistor for providing battery charge and discharge currents may be utilized, or In this case, a current sensor implemented in the AFE 201 may be utilized.

본 발명의 실시예들은, 직렬 연결 배터리 어셈블리(204)에서 각각의 개별 배터리 셀(예컨대, 셀 1... 셀 n, 여기서, n은 양의 정수임)로부터 전압 및 온도 파라미터들을 직접적으로 측정하는 AFE(201)를 이용하여 동작하도록 구성된다. 본 발명의 실시예들 내에서, n은 1보다 더 크며, 4보다 더 클 수 있다. 그런 다음, AFE(201)는 신호 라인(260)을 거쳐 (예컨대, 디지털 통신 프로토콜, 이를테면 I2C, UART, SMB 또는 어떤 다른 디지털 데이터 통신 방식을 통해) 제어기(202)에 자신의 셀별(cell-by-cell) 전압 및 온도 측정들을 디지털 방식으로 통신한다. 제어기(202)는 들어오는 셀 전압 및 온도 데이터를 프로세싱하고 조작하도록 원하는 대로 미리 프로그램된 제어 프로그램을 포함하여서, 셀 전압들 및 온도들 양자 모두에 대해 실제 측정된 값들로부터 도출될 수 있는 최소, 최대, 평균, 가중 평균 또는 임의의 다른 수치 표현처럼 값들을 결정하며, 그리고 연료 게이지 IC(203)에 대한 프리젠테이션을 위해 이 데이터를 준비한다. 저렴한 연료 게이지 IC들의 입력들이 사실상 배타적으로 아날로그이기 때문에, 제어기(202)는 선택되고 프로세싱된 셀 전압 및 온도 정보에 대응하는 전압을 디지털 형태로 하나 이상의 DPVS들(205)에 포워딩하고, 이러한 하나 이상의 DPVS들(205)은 디지털 데이터를, 각각, 셀 전압 및 온도에 대응하는 전압의 아날로그 표현들로 변환한다. 각각의 DPVS(205)의 아날로그 출력(예컨대, Vout1, Vout2)은 연료 게이지 IC(203)의 각각의 아날로그 입력(예컨대, Vin, Tin)에 직접적으로 연결된다.Embodiments of the present invention provide an AFE that directly measures voltage and temperature parameters from each individual battery cell (eg, cell 1 ... cell n, where n is a positive integer) in series connected battery assembly 204. Configured to operate using 201. Within embodiments of the invention, n is greater than 1 and may be greater than 4. AFE 201 then passes its signal line 260 to its controller cell 202 (e.g., via a digital communication protocol such as I 2 C, UART, SMB, or some other digital data communication scheme). -by-cell) Digitally communicates voltage and temperature measurements. The controller 202 includes a preprogrammed control program as desired to process and manipulate incoming cell voltage and temperature data, such that the minimum, maximum, which can be derived from the actual measured values for both cell voltages and temperatures. The values are determined as average, weighted average, or any other numerical representation, and this data is prepared for presentation to the fuel gauge IC 203. Because the inputs of the inexpensive fuel gauge ICs are virtually exclusively analog, the controller 202 forwards the voltage corresponding to the selected and processed cell voltage and temperature information to the one or more DPVSs 205 in digital form, and the one or more DPVSs 205 convert digital data into analog representations of voltage corresponding to cell voltage and temperature, respectively. The analog output (eg, V out1 , V out2 ) of each DPVS 205 is directly connected to each analog input (eg, V in , T in ) of the fuel gauge IC 203.

각각의 개별 DPVS는 디지털-아날로그 변환기("DAC(digital-to-analog converter)"), 펄스 폭 변조("PWM(pulse width modulated)") 제어 전압원, 또는 프로그램가능하고 안정된 아날로그 전압 출력을 갖는 임의의 다른 적절한 유형의 디지털 방식 프로그램가능 전압원으로서 구성될 수 있다. 동일한 시스템에서 상이한 유형들의 DPVS가 사용될 수 있다(예컨대, 전압에 대해서는 DAC, 그리고 온도에 대응하는 전압에 대해서는 PWM). 각각의 DPVS는 자신의 출력이, 주기적인 그리고 랜덤한 낮은 편차(즉, 저잡음), 낮은 전압 편차 또는 드리프트, +/- 1 mV의 전압 세트 포인트 정밀도, 그리고 프로그램된 출력 전압 레벨들의 변화들에 대한 빠른 반응 및 정착(settling) 시간들을 갖도록 구성될 수 있다.Each individual DPVS can be a digital-to-analog converter ("digital-to-analog converter"), a pulse width modulated ("PWM") controlled voltage source, or any programmable and stable analog voltage output. May be configured as another suitable type of digital programmable voltage source. Different types of DPVS can be used in the same system (eg DAC for voltage and PWM for voltage corresponding to temperature). Each DPVS has its own output for periodic and random low deviations (i.e., low noise), low voltage deviations or drifts, voltage set point precision of +/- 1 mV, and changes in programmed output voltage levels. It can be configured to have fast reaction and settling times.

하나 이상의 DPVS들은 제어기(202) 내에 구현된 기능 블록으로서 구성될 수 있거나, 또는 도 2에서 묘사된 바와 같이, 제어기(202) 외부에 존재하며 그리고 디지털 통신 버스에 의해 외부적으로 제어기(202)에 연결된 별개의 모듈일 수 있다.One or more DPVSs may be configured as functional blocks implemented within the controller 202 or may be external to the controller 202 and depicted externally by the digital communication bus as depicted in FIG. 2. It may be a separate module connected.

연료 게이지 IC(203)는 하나 이상의 디지털 출력들을 가질 수 있으며, 특수 목적 범용 입력/출력("GPIO(general purpose input/output)") 핀, 및/또는 시스템 제어를 위한 아날로그 출력들을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들 내에서, 연료 게이지 제조자에 의해 프로그램되며 그리고 단일 배터리 셀과 함께 사용하기 위해 연료 게이지 IC(203)에 존재하는 내부 제어 및 연료 게이징 알고리즘들은 완전히 수정되지 않는다. 본원에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따라, 시스템(200)에서, 연료 게이지 알고리즘은, 수정되지 않더라도, n 개의 직렬 연결된 셀들 중 임의의 수의 직렬 연결된 셀들로부터 애그리게이팅된(aggregated) 데이터로부터 제어기(202)에 의해 선택되거나 또는 그렇지 않으면 도출되는 아날로그 셀 전압 및 온도에 대응하는 전압에 대한 프로세싱된/조작된/최적화된 값들의, 연료 게이지 IC(203)로의 입력들(예컨대, Vin, Tin)에서의 프리젠테이션의 결과로서, 멀티-셀 환경에서 기능하도록 구성된다. 연료 게이지 IC(203)의 디지털 출력(270)은 데이터 또는 커맨드들의 패키지를 다시 제어기(202)에 리턴할 수 있으며, 이러한 제어기(202)는 이 데이터를 저장하고 프로세싱하며, 그리고 그것을, 배터리 어셈블리(204)의 제어를 위해 또는 외부 디바이스 또는 사용자(예컨대, 도 3 참조)로의 상태 정보 또는 경고 메시지들의 프리젠테이션을 위해 활용할 수 있다. 연료 게이지 IC(203)로부터 (예컨대, 데이터 버스(270)를 통한) 제어기(202)로의, 그리고 제어기(202)로부터 (예컨대, 데이터 버스(280)를 통한) 외부 디바이스 또는 사용자로의 디지털 출력 통신들은 I2C, UART, SMB 또는 임의의 다른 디지털 데이터 통신 프로토콜을 통해 전송될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따라, 디지털 데이터는, 배터리 충전을 제어하기 위해(예컨대, 배터리 충전기를 연결하거나 또는 연결해제하기 위해) 또는 배터리 방전을 제어하기 위해(예컨대, 전력 부하를 턴 온(turn on)하거나 또는 턴 오프(turn off)하기 위해) 외부 시스템 또는 사용자(예컨대, 도 3 참조)로 지향되는 커맨드들을 포함하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 디지털 데이터는 충전 상태, 헬스 상태, 또는 배터리 어셈블리(204)의 현재 상태를 표시하는 것으로 의도된 다른 연료 게이지 파라미터들에 관련된 정보를 포함할 수 있지만, 본 발명은 이러한 형태들의 정보로만 제한되는 것으로 의도되지 않는다.The fuel gauge IC 203 may have one or more digital outputs, and may include special purpose general purpose input / output (GPIO) pins, and / or analog outputs for system control. . Within embodiments of the present invention, the internal control and fuel gauging algorithms programmed by the fuel gauge manufacturer and present in the fuel gauge IC 203 for use with a single battery cell are not fully modified. As described herein, in accordance with embodiments of the present invention, in system 200, the fuel gauge algorithm is aggregated from any number of serially connected cells of the n serially connected cells, even if not modified. ) Inputs (eg, to the fuel gauge IC 203) of the processed / manipulated / optimized values for the voltage corresponding to the analog cell voltage and temperature selected or otherwise derived by the controller 202 from the data. As a result of the presentation in V in , T in ), it is configured to function in a multi-cell environment. The digital output 270 of the fuel gauge IC 203 may return a package of data or commands back to the controller 202, which stores and processes this data, and stores it in a battery assembly ( 204, or for presentation of status information or warning messages to an external device or user (eg, see FIG. 3). Digital output communication from the fuel gauge IC 203 to the controller 202 (eg, via the data bus 270) and from the controller 202 to an external device or user (eg, via the data bus 280). Can be transmitted via I 2 C, UART, SMB or any other digital data communication protocol. In accordance with embodiments of the present invention, digital data may be used to control battery charging (eg, to connect or disconnect battery chargers) or to control battery discharge (eg, to turn on a power load). It may be configured to include commands directed to an external system or user (eg, see FIG. 3) to turn on or turn off. For example, the digital data may include information relating to a state of charge, health state, or other fuel gauge parameters intended to indicate the current state of the battery assembly 204, although the invention is limited to these forms of information only. It is not intended to be.

시스템(200)은, 배터리 어셈블리(204)에 근접한 상이한 장소들에 위치된 임의의 수(N)(여기서, N≥1)의 서모커플들 또는 서미스터들(206)을 사용하여, 배터리 어셈블리(204)의 하나 이상의 배터리 셀들 부근에서의 하나 이상의 온도들이 측정되도록 구성될 수 있으며, 이러한 서모커플들 또는 서미스터들(206)은 자신들의 결과들을 제어기(202)의 하나 이상의 입력들(예컨대, Tin1, Tin2,... Tin3)에 출력한다. 제어기(202)는, 개별 온도들을 비교하며 그리고 배터리 어셈블리(204)의 상태에 따라 연료 게이지 IC(203)로의 프리젠테이션을 위해 온도의 최소, 최대, 평균 또는 임의의 다른 표현을 선택하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 최대 온도가 방전 동안 연료 게이징에 사용될 수 있고, 평균 온도가 충전 동안 사용될 수 있거나, 또는 손상되거나 또는 작동하지 않는 서미스터들(206)로부터의 데이터가 제어기(202)에 의한 계산들로부터 폐기되어서, 이에 따라 시스템(200)의 내고장성(fault tolerance)이 개선될 수 있다.The system 200 uses any number N (where N ≧ 1) thermocouples or thermistors 206 located in different places proximate the battery assembly 204, such that the battery assembly 204 One or more temperatures in the vicinity of one or more battery cells may be configured such that these thermocouples or thermistors 206 may output their results to one or more inputs (eg, T in1 ,) of the controller 202. T in2 , ... T in3 ). The controller 202 may be configured to compare the individual temperatures and select a minimum, maximum, average or any other representation of the temperature for presentation to the fuel gauge IC 203 depending on the state of the battery assembly 204. have. For example, the maximum temperature may be used for fuel gauging during discharge, the average temperature may be used during charging, or data from thermistors 206 that are damaged or not working may be discarded from calculations by the controller 202. Thus, fault tolerance of the system 200 can be improved.

AFE(201)에 의해 측정된, n 개의 개별 셀들 중 임의의 셀로부터의 전압들이 유사하게 처리될 수 있다. 매우 높은 셀 카운트의 배터리 어셈블리들(204)에서, 하나 이상의 그러한 AFE 회로들 또는 IC들이 "스택(stack)"될 수 있어서, 배터리 셀 카운트(즉, n)가 수십 개의 셀들로부터 수백 개의 셀들로 증가될 수 있게 한다. 그러한 높은 셀 카운트들의 애플리케이션들은 자동차 산업에서 흔하다. 그러한 구성에서, 측정된 셀 전압들은 디지털 통신 연결에 걸쳐 AFE들(201)로부터 제어기(202)에 의해 수집될 수 있으며, 제어기(202)는 측정된 셀 전압들을 해석할 수 있고, 배터리 어셈블리(204)의 현재 상태에 기반하여, 프로그램된 논리 연산들 및 최적화들을 실행할 수 있다.Voltages from any of the n individual cells, measured by the AFE 201, can be similarly processed. In very high cell count battery assemblies 204, one or more such AFE circuits or ICs may be “stacked” such that the battery cell count (ie, n) increases from tens of cells to hundreds of cells. To be possible. Applications of such high cell counts are common in the automotive industry. In such a configuration, the measured cell voltages may be collected by the controller 202 from the AFEs 201 over the digital communication connection, the controller 202 may interpret the measured cell voltages, and the battery assembly 204 Based on the current state of), the programmed logic operations and optimizations can be executed.

그런 다음, 일단 셀 전압들 및 온도들이 수집되고 프로세싱되었다면, 제어기(202)는 셀 전압 및/또는 온도에 대응하는 전압의 프로세싱된/조작된/최적화된 디지털 표현을 하나 이상의 DPVS들(205)에 송신하도록 구성된다. 그런 다음, 하나 이상의 DPVS들(205)은 셀 전압 및/또는 온도에 대응하는 전압의 디지털 표현들을, 그들의 아날로그 등가물들로 변환하고, 이러한 아날로그 등가물들을 연료 게이지 IC(203)의 아날로그 입력들에 제시한다. 그런 다음, 연료 게이지 IC(203)는 전압, 및 온도에 대응하는 전압에 대한 아날로그 입력들을 수용하고, 이들을 자신의 내부 알고리즘들에 대한 입력들로서 사용한다. 제어기(202)는, 하나 이상의 DPVS들(205)에 정확한 연료 게이징을 위해 프로세싱되는/조작되는/최적화되는 데이터가 연속적으로 공급됨을 보장하는 것을 책임지도록 미리 프로그램될 수 있다. 프로세싱된/조작된/최적화된 데이터는 배터리 어셈블리(204)에서의 최고 또는 최저 셀 전압 또는 온도의 단일 순간 측정, 평균 측정, 최소 측정, 최대 측정, 또는 전압, 온도, 또는 배터리 조건, 순간 동작 지점 또는 헬스 상태에 기반하여 선택되는 다른 파라미터의 임의의 다른 도출된 표현일 수 있다. 연료 게이지 IC(203)에 제시되는 프로세싱된/조작된/최적화된 데이터는 배터리 어셈블리(204)의 상이한 동작 상태들, 이를테면 휴식, 충전 또는 방전 동안 상이할 수 있다.Then, once the cell voltages and temperatures have been collected and processed, the controller 202 sends the processed / manipulated / optimized digital representation of the voltage corresponding to the cell voltage and / or temperature to the one or more DPVSs 205. Configured to transmit. The one or more DPVSs 205 then convert the digital representations of the voltage corresponding to the cell voltage and / or temperature into their analog equivalents and present these analog equivalents to the analog inputs of the fuel gauge IC 203. do. The fuel gauge IC 203 then accepts analog inputs for voltage and voltage corresponding to temperature and uses them as inputs to its internal algorithms. The controller 202 may be preprogrammed to be responsible for ensuring that one or more DPVSs 205 are continuously supplied with processed / manipulated / optimized data for accurate fuel gauging. The processed / manipulated / optimized data can be a single instantaneous measurement, average measurement, minimum measurement, maximum measurement, or voltage, temperature, or battery condition, instantaneous operating point of the highest or lowest cell voltage or temperature in battery assembly 204. Or any other derived representation of other parameters selected based on health status. The processed / manipulated / optimized data presented to the fuel gauge IC 203 may be different during different operating states of the battery assembly 204, such as resting, charging or discharging.

높은 셀 카운트의 배터리 어셈블리들에서는, 배터리 어셈블리(204)의 상이한 배터리 셀들에 걸쳐 용량에서의 약간의, 그러나 측정가능한 불일치가 있는 것이 확실하다. 이는, 방전 동안 n 개의 배터리 셀들 중 하나의(또는 그 이상의) 배터리 셀이 나머지 배터리 셀들 이전에 에너지를 다 써버려서, 방전 시간 지속기간의 조기 단축이 강제될 것임을 의미한다. 때때로, 특히 배터리 셀들이 고온 및 사이클링(cycling)의 노화 효과들을 경험한 후에, 이러한 단축된 실행 시간은 상당할 수 있다. 많은 수의 직렬 연결된 배터리 셀들을 갖는 배터리 어셈블리에서, 정상 연료 게이지 IC들은 단일 배터리 셀(1S 게이지들) 또는 전체 셀 스택(4S 게이지들)의 작은 부분만을 볼 것이며, 자신의 측정 도메인에 직접적으로 있지 않은 단일 배터리 셀의 전압을 검출할 수 없다. AFE들(201)을 통해 n 개의 배터리 셀들 전부의 전압들을 개별적으로 모니터링하고 본원에서 설명된 방법론을 사용함으로써, 제어기(202)는, 가장 적절한 배터리 셀 전압을 선택하여 2 초 단위로 연료 게이지 IC(203)에게 제시함으로써, 연료 게이지 알고리즘들의 정확성, 그리고 연료 게이지 IC(203)에 의해 리턴되는 결과적인 충전 상태 및 나머지 용량 추정치들을 최적화하도록 구성될 수 있다. 방전 동안, 방전 임계치의 끝을 가장 정확하게 예측하기 위해 최소 셀 전압이 사용될 수 있으며; 그리고 배터리 방전 동안, 전체 배터리 어셈블리(204)의 충전 상태의 최선의 추정치를 제공하기 위해 n 개의 배터리 셀들 전부의 평균 전압이 활용될 수 있다. 제어기(202)에 의해 연료 게이지 IC(203)에 제시될, 프로세싱된/조작된/최적화된 데이터를 표현하는 것에 관한 이러한 결정들은, 제어기(202)의 내부 소프트웨어에 미리 프로그램될 수 있다.In high cell count battery assemblies, it is certain that there is some but measurable mismatch in capacity across the different battery cells of battery assembly 204. This means that during discharge, one (or more) battery cells of the n battery cells will run out of energy before the remaining battery cells, thereby prematurely shortening the discharge time duration. Sometimes, especially after battery cells experience the aging effects of high temperature and cycling, this shortened run time can be significant. In a battery assembly with a large number of series connected battery cells, normal fuel gauge ICs will only see a small portion of a single battery cell (1S gauges) or the entire cell stack (4S gauges) and are not directly in their measurement domain. Can not detect the voltage of a single battery cell. By individually monitoring the voltages of all n battery cells via the AFEs 201 and using the methodology described herein, the controller 202 selects the most appropriate battery cell voltage to select a fuel gauge IC ( By presenting to 203, it may be configured to optimize the accuracy of the fuel gauge algorithms and the resulting charge state and remaining capacity estimates returned by the fuel gauge IC 203. During discharge, the minimum cell voltage can be used to most accurately predict the end of the discharge threshold; And during battery discharge, the average voltage of all n battery cells can be utilized to provide the best estimate of the state of charge of the entire battery assembly 204. These decisions regarding representing processed / manipulated / optimized data to be presented to the fuel gauge IC 203 by the controller 202 may be preprogrammed in the internal software of the controller 202.

부가하여, 소정의 연료 게이지들, 이를테면 임피던스 추적 연료 게이지들은 동작 동안 상이한 충전 상태들에서 내부 셀 저항의 내부 테이블을 생성한다. 이 테이블은, 방전 동안 셀 전압 편차 대 순간 전류를 분석하고 이를 충전 상태와 상관시킴으로써 생성된다. 최고 임피던스를 갖는 배터리 셀을 결정하고 추적하는 것이 중요할 수 있는데, 그 이유는 이것이, (1) 전체 배터리 어셈블리(204)의 노화의 최선의 결정이고, (2) 높은 방전 전류를 지원할 수 있는 데 제한 요소일 것이기 때문이다. 본 발명의 실시예들은, 임피던스 테이블의 정확성 및 유용성이 항상 보장되도록, 최고 임피던스를 갖는 개별 배터리 셀로부터의 전압 데이터를 이용하여 임피던스 측정 알고리즘이 항상 제시되는 능력을 제공한다.In addition, certain fuel gauges, such as impedance tracking fuel gauges, produce an internal table of internal cell resistance at different charge states during operation. This table is generated by analyzing the cell voltage deviation versus instantaneous current during discharge and correlating it with the state of charge. It may be important to determine and track the battery cell with the highest impedance, because this is (1) the best determination of aging of the entire battery assembly 204 and (2) capable of supporting high discharge currents. It will be a limiting factor. Embodiments of the present invention provide the ability to always present an impedance measurement algorithm using voltage data from an individual battery cell with the highest impedance so that the accuracy and usefulness of the impedance table is always guaranteed.

도 3은 본 발명의 실시예들을 이용하여 구성될 수 있는 장치(300)를 예시한다. 장치(300)는 내부 전력을 위해 멀티-셀 배터리 어셈블리(204)를 활용하는 임의의 디바이스일 수 있다. 이러한 장치(300)는 컴퓨터 시스템들, 전기 자전거(ebike), 전기 모터사이클, 전기 비히클(vehicle), 하이브리드 비히클 등의 래크(rack)일 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예들 내에서, 도 2에서 예시된 바와 같이 배터리 어셈블리(204)에 커플링되는 배터리 모니터링 회로(200)는, 전력 관리 유닛("PMU(power management unit)") 또는 임의의 다른 호스트 시스템(301), 이를테면 컴퓨터 디스플레이, 컴퓨터 시스템 또는 임의의 다른 적절한 디바이스와 전자 통신할 수 있다.3 illustrates an apparatus 300 that may be configured using embodiments of the present invention. Apparatus 300 may be any device that utilizes multi-cell battery assembly 204 for internal power. Such a device 300 may be a rack of computer systems, an electric bike, an electric motorcycle, an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like. Within exemplary embodiments of the invention, the battery monitoring circuit 200 coupled to the battery assembly 204 as illustrated in FIG. 2 may be a power management unit (“power management unit”) or any May be in electronic communication with another host system 301, such as a computer display, computer system, or any other suitable device.

본 발명의 예시적인 실시예들 내에서, (예컨대, 본원에서 개시된 다양한 기능성들을 구현하기 위해) 제어기(202)에 미리 프로그램된 제어 프로그램들은, 제어기(202)를 PMU 또는 호스트 시스템(301)에 커플링하는 데이터 버스(280)를 통해 제어기(202)에 입력될 수 있다. 또한, 신호 라인(270)을 통해 제어기(202)에 송신될 수 있는, 연료 게이지 IC(203)로부터의 데이터 출력들은 그런 다음, 데이터 버스(280)를 통해 제어기(202)에 의해 PMU 또는 호스트 시스템(301)에 포워딩될 수 있다.Within exemplary embodiments of the invention, control programs preprogrammed in the controller 202 (eg, to implement the various functionalities disclosed herein) may couple the controller 202 to the PMU or host system 301. The ring can be input to the controller 202 via the data bus 280. In addition, data outputs from the fuel gauge IC 203, which may be transmitted to the controller 202 via the signal line 270, may then be sent to the PMU or host system by the controller 202 via the data bus 280. 301 may be forwarded.

명시적으로 반대로 진술되지 않는 한, "또는"은 포함적-또는(inclusive-or)을 지칭하며, 배타적-또는(exclusive-or)을 지칭하지 않는다. 예컨대, 조건 A 또는 B는 다음 중 임의의 하나에 의해 충족된다: A는 참이고(또는 존재하고) B는 거짓이고(또는 존재하지 않고), A는 거짓이고(또는 존재하지 않고) B는 참이고(또는 존재하고), 그리고 A와 B 둘 모두가 참이다(또는 존재한다).Unless expressly stated to the contrary, “or” refers to inclusive-or and does not refer to exclusive-or. For example, condition A or B is met by any one of the following: A is true (or present) B is false (or not present), A is false (or not present) and B is true And (or present), and both A and B are true (or present).

또한, 단수형의 사용은 본원에서 설명된 엘리먼트들 및 자원들을 설명하기 위해 사용된다. 이는 단지 편의를 위해 그리고 본 발명의 범위의 일반적인 의미를 제공하기 위해 수행된다. 이 설명은 하나, 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 읽혀져야 하며, 달리 의미된다는 것이 명확하지 않는 한, 단수형은 또한 복수형을 포함하거나 또는 그 반대로도 마찬가지이다. 예컨대, 본원에서 단일 디바이스가 설명될 때, 단일 디바이스 대신에, 하나보다 많은 디바이스가 사용될 수 있다. 유사하게, 본원에서 하나보다 많은 디바이스가 설명되는 경우, 단일 디바이스가 그 하나의 디바이스로 대체될 수 있다.In addition, the use of the singular is used to describe the elements and resources described herein. This is done merely for convenience and to give a general sense of the scope of the invention. This description should be read to include one or at least one, and the singular also includes the plural and vice versa, unless it is obvious that it is meant otherwise. For example, when a single device is described herein, instead of a single device, more than one device may be used. Similarly, where more than one device is described herein, a single device may be replaced with that one device.

달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 기술 및 과학 용어들은, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 흔히 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명된 것들과 유사한 또는 등가의 방법들 및 재료들이 본 발명의 실시예들의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적절한 방법들 및 재료들이 본원에서 설명된다.Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Although methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of embodiments of the present invention, suitable methods and materials are described herein.

본원에서 설명되지 않은 정도까지, 특정 재료들, 프로세싱 동작들 및 회로들에 관한 많은 세부사항들은 종래의 것이며, 컴퓨팅, 전자장치 및 소프트웨어 분야들 내의 교과서들 및 다른 출처들에서 발견될 수 있다.To the extent not described herein, many details regarding specific materials, processing operations and circuits are conventional and may be found in textbooks and other sources within the computing, electronics and software fields.

본원에서 설명된 특정 실시예들이 예시로서 도시되며, 본 발명의 제한들로서 도시되지 않음이 이해될 것이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 본 발명의 주요 특징들은 다양한 실시예들에서 사용될 수 있다.It is to be understood that the specific embodiments described herein are shown by way of example and not as limitations of the invention. Without departing from the scope of the present invention, the main features of the present invention can be used in various embodiments.

Claims (20)

멀티-셀 배터리 어셈블리에서 복수의 배터리 셀들을 모니터링하도록 구성된 시스템으로서,
상기 복수의 배터리 셀들 각각으로부터 전압 신호들을 수신하도록 구성된 아날로그 프론트 엔드(analog front end);
상기 아날로그 프론트 엔드로부터 출력을 수신하고, 상기 아날로그 프론트 엔드로부터의 상기 출력에 대해 수행되는 미리 프로그래밍된 알고리즘의 함수로써 디지털 신호를 생성하도록 구성된 제어기;
상기 디지털 신호를 아날로그 전압 신호로 변환하도록 구성된 회로; 및
상기 아날로그 전압 신호를 수신하고 프로세싱하도록 구성된 연료 게이지
를 포함하는,
멀티-셀 배터리 어셈블리에서 복수의 배터리 셀들을 모니터링하도록 구성된 시스템.A system configured to monitor a plurality of battery cells in a multi-cell battery assembly, the system comprising:
An analog front end configured to receive voltage signals from each of the plurality of battery cells;
A controller configured to receive an output from the analog front end and generate a digital signal as a function of a pre-programmed algorithm performed on the output from the analog front end;
Circuitry configured to convert the digital signal into an analog voltage signal; And
A fuel gauge configured to receive and process the analog voltage signal
Including,
A system configured to monitor a plurality of battery cells in a multi-cell battery assembly. 제1 항에 있어서,
상기 연료 게이지는 배터리 셀 단자 전압을 측정하기 위한 제1 단일 아날로그 입력을 갖는 단일 셀 연료 게이지인,
멀티-셀 배터리 어셈블리에서 복수의 배터리 셀들을 모니터링하도록 구성된 시스템.The method of claim 1,
The fuel gauge is a single cell fuel gauge having a first single analog input for measuring battery cell terminal voltage;
A system configured to monitor a plurality of battery cells in a multi-cell battery assembly. 제2 항에 있어서,
상기 단일 셀 연료 게이지는 배터리 셀 온도를 측정하기 위한 제2 단일 아날로그 입력, 그리고 배터리 셀 충전 전류 및 방전 전류를 측정하기 위한 제3 단일 아날로그 입력 및 제4 단일 아날로그 입력을 갖는,
멀티-셀 배터리 어셈블리에서 복수의 배터리 셀들을 모니터링하도록 구성된 시스템.The method of claim 2,
The single cell fuel gauge has a second single analog input for measuring battery cell temperature and a third single analog input and a fourth single analog input for measuring battery cell charge current and discharge current,
A system configured to monitor a plurality of battery cells in a multi-cell battery assembly. 제1 항에 있어서,
상기 제어기의 상기 디지털 신호를 아날로그 전압 신호로 변환하도록 구성된 회로는, 디지털 방식 프로그램가능 전압원("DPVS(digitally programmable voltage source)")을 포함하는,
멀티-셀 배터리 어셈블리에서 복수의 배터리 셀들을 모니터링하도록 구성된 시스템.The method of claim 1,
Circuitry configured to convert the digital signal of the controller into an analog voltage signal includes a digitally programmable voltage source ("digitally programmable voltage source" (DPVS),
A system configured to monitor a plurality of battery cells in a multi-cell battery assembly. 제4 항에 있어서,
상기 DPVS는 디지털-아날로그 변환기를 포함하는,
멀티-셀 배터리 어셈블리에서 복수의 배터리 셀들을 모니터링하도록 구성된 시스템.The method of claim 4, wherein
The DPVS comprises a digital-to-analog converter,
A system configured to monitor a plurality of battery cells in a multi-cell battery assembly. 제1 항에 있어서,
상기 배터리 어셈블리에 근접하게 있도록 구성된 서미스터(thermistor)
를 더 포함하고,
상기 서미스터의 출력은 상기 제어기로의 입력에 커플링되도록 구성되는,
멀티-셀 배터리 어셈블리에서 복수의 배터리 셀들을 모니터링하도록 구성된 시스템.The method of claim 1,
A thermistor configured to be in close proximity to the battery assembly
More,
The output of the thermistor is configured to be coupled to an input to the controller,
A system configured to monitor a plurality of battery cells in a multi-cell battery assembly. 제1 항에 있어서,
상기 배터리 어셈블리에 커플링되도록 구성된 전류 센서
를 더 포함하고,
상기 전류 센서의 출력들은 상기 연료 게이지의 아날로그 입력들에 커플링되도록 구성되는,
멀티-셀 배터리 어셈블리에서 복수의 배터리 셀들을 모니터링하도록 구성된 시스템.The method of claim 1,
A current sensor configured to be coupled to the battery assembly
More,
The outputs of the current sensor are configured to be coupled to analog inputs of the fuel gauge
A system configured to monitor a plurality of battery cells in a multi-cell battery assembly. 제1 항에 있어서,
상기 아날로그 프론트 엔드는 상기 배터리 어셈블리의 4 개 초과의 배터리 셀들로부터 전압 신호들을 수신하도록 구성되는,
멀티-셀 배터리 어셈블리에서 복수의 배터리 셀들을 모니터링하도록 구성된 시스템.The method of claim 1,
The analog front end is configured to receive voltage signals from more than four battery cells of the battery assembly,
A system configured to monitor a plurality of battery cells in a multi-cell battery assembly. 제6 항에 있어서,
상기 제어기 및 상기 회로는 상기 연료 게이지에 배터리 셀 온도를 표현하는 단일 전압 신호를 출력하도록 구성되는,
멀티-셀 배터리 어셈블리에서 복수의 배터리 셀들을 모니터링하도록 구성된 시스템.The method of claim 6,
The controller and the circuitry are configured to output a single voltage signal representing a battery cell temperature to the fuel gauge,
A system configured to monitor a plurality of battery cells in a multi-cell battery assembly. 제1 항에 있어서,
상기 제어기와 디지털 방식으로 통신하도록 구성된 호스트 시스템
을 더 포함하는,
멀티-셀 배터리 어셈블리에서 복수의 배터리 셀들을 모니터링하도록 구성된 시스템.The method of claim 1,
A host system configured to digitally communicate with the controller
Including more;
A system configured to monitor a plurality of battery cells in a multi-cell battery assembly. 제1 항에 있어서,
상기 제어기의 디지털 입력에 커플링된 상기 연료 게이지의 디지털 신호 출력
을 더 포함하는,
멀티-셀 배터리 어셈블리에서 복수의 배터리 셀들을 모니터링하도록 구성된 시스템.The method of claim 1,
Digital signal output of the fuel gauge coupled to the digital input of the controller
Including more;
A system configured to monitor a plurality of battery cells in a multi-cell battery assembly. 배터리 시스템으로서,
멀티-셀 배터리 어셈블리의 복수의 배터리 셀들;
상기 복수의 배터리 셀들 각각으로부터 전압 신호들을 수신하고, 상기 복수의 배터리 셀들 각각으로부터의 상기 수신된 전압 신호들의 함수로써 제1 데이터 신호를 생성하도록 구성된 아날로그 프론트 엔드;
상기 아날로그 프론트 엔드로부터 상기 제1 데이터 신호를 수신하고, 상기 아날로그 프론트 엔드로부터의 상기 제1 데이터 신호에 대해 수행되는 미리 프로그래밍된 알고리즘의 함수로써 제2 데이터 신호를 생성하도록 구성된 제어기;
상기 제2 데이터 신호를, 배터리 셀 전압 파라미터를 표현하는 제1 아날로그 전압 신호로 변환하도록 구성된 제1 디지털 방식 프로그램가능 전압원("DPVS"); 및
상기 제1 아날로그 전압 신호를 수신하고 프로세싱하도록 구성된 연료 게이지
를 포함하는,
배터리 시스템.Battery system,
A plurality of battery cells of the multi-cell battery assembly;
An analog front end configured to receive voltage signals from each of the plurality of battery cells and to generate a first data signal as a function of the received voltage signals from each of the plurality of battery cells;
A controller configured to receive the first data signal from the analog front end and generate a second data signal as a function of a pre-programmed algorithm performed on the first data signal from the analog front end;
A first digital programmable voltage source (“DPVS”) configured to convert the second data signal into a first analog voltage signal representing a battery cell voltage parameter; And
A fuel gauge configured to receive and process the first analog voltage signal
Including,
Battery system. 제12 항에 있어서,
상기 연료 게이지는 배터리 셀 단자 전압을 측정하기 위한 단일 아날로그 입력을 갖는 단일 셀 연료 게이지이며, 상기 배터리 셀 단자 전압을 측정하기 위한 상기 단일 아날로그 입력은 상기 제1 DPVS로부터 상기 제1 아날로그 전압 신호를 수신하도록 구성되는,
배터리 시스템.The method of claim 12,
The fuel gauge is a single cell fuel gauge having a single analog input for measuring battery cell terminal voltage and the single analog input for measuring the battery cell terminal voltage receives the first analog voltage signal from the first DPVS. Configured to
Battery system. 제13 항에 있어서,
상기 연료 게이지는 배터리 셀 충전 전류 및 방전 전류를 측정하도록 구성된 한 쌍의 아날로그 입력들을 포함하는,
배터리 시스템.The method of claim 13,
The fuel gauge includes a pair of analog inputs configured to measure battery cell charge current and discharge current,
Battery system. 제14 항에 있어서,
상기 연료 게이지의 한 쌍의 아날로그 입력들과 상기 멀티-셀 배터리 어셈블리 사이에 커플링되며, 상기 배터리 셀 충전 전류 및 방전 전류를 측정하도록 구성된 전류 센서
를 더 포함하는,
배터리 시스템.The method of claim 14,
A current sensor coupled between the pair of analog inputs of the fuel gauge and the multi-cell battery assembly, the current sensor configured to measure the battery cell charge current and discharge current
Further comprising,
Battery system. 제12 항에 있어서,
상기 배터리 어셈블리에 근접하게 있도록 구성된 서미스터
를 더 포함하고,
상기 서미스터의 출력은 상기 제어기의 입력에 커플링되도록 구성되고, 상기 제어기는 추가로, 상기 서미스터의 상기 출력을 수신하고, 상기 서미스터의 상기 출력에 대해 수행되는 미리 프로그램된 알고리즘의 함수로써 제3 데이터 신호를 생성하도록 구성되는,
배터리 시스템.The method of claim 12,
Thermistor configured to be in close proximity to the battery assembly
More,
The output of the thermistor is configured to couple to an input of the controller, the controller further receiving third output as a function of a preprogrammed algorithm performed on the output of the thermistor and performed on the output of the thermistor. Configured to generate a signal,
Battery system. 제16 항에 있어서,
상기 제3 데이터 신호를, 상기 서미스터의 상기 출력에 관한 온도 파라미터를 표현하는 제2 아날로그 전압 신호로 변환하도록 구성된 제2 DPVS
를 더 포함하고,
상기 단일 셀 연료 게이지는 배터리 셀 온도를 측정하기 위한 단일 아날로그 입력을 가지며, 상기 배터리 셀 온도를 측정하기 위한 단일 아날로그 입력은 상기 제2 DPVS로부터 상기 제2 아날로그 전압 신호를 수신하도록 구성되는,
배터리 시스템.The method of claim 16,
A second DPVS configured to convert the third data signal into a second analog voltage signal representing a temperature parameter relating to the output of the thermistor
More,
The single cell fuel gauge has a single analog input for measuring battery cell temperature and the single analog input for measuring battery cell temperature is configured to receive the second analog voltage signal from the second DPVS;
Battery system. 제17 항에 있어서,
상기 연료 게이지는 상기 제1 아날로그 전압 신호 및 상기 제2 아날로그 전압 신호의 프로세싱의 함수로써 생성되는 출력 데이터 신호들을 상기 제어기에 송신하도록 구성되는,
배터리 시스템.The method of claim 17,
The fuel gauge is configured to transmit output data signals generated as a function of the processing of the first analog voltage signal and the second analog voltage signal to the controller,
Battery system. 멀티-셀 배터리 어셈블리의 복수의 배터리 셀들;
상기 복수의 배터리 셀들 각각으로부터 전압 신호들을 수신하고, 상기 복수의 배터리 셀들 각각으로부터의 상기 수신된 전압 신호들의 함수로써 제1 데이터 신호를 생성하도록 구성된 아날로그 프론트 엔드;
상기 아날로그 프론트 엔드로부터 상기 제1 데이터 신호를 수신하고, 상기 아날로그 프론트 엔드로부터의 상기 제1 데이터 신호에 대해 수행되는 미리 프로그래밍된 알고리즘의 함수로써 제2 데이터 신호를 생성하도록 구성된 제어기;
상기 배터리 어셈블리에 근접하게 있도록 구성된 서미스터 ―상기 서미스터의 출력은 상기 제어기의 입력에 커플링되도록 구성되고, 상기 제어기는 추가로, 상기 서미스터의 출력을 수신하고, 상기 서미스터의 상기 출력에 대해 수행되는 미리 프로그램된 알고리즘의 함수로써 제3 데이터 신호를 생성하도록 구성됨―;
상기 제2 데이터 신호를, 배터리 셀 전압 파라미터를 표현하는 제1 아날로그 전압 신호로 변환하도록 구성된 제1 디지털 방식 프로그램가능 전압원("DPVS");
상기 제3 데이터 신호를, 상기 서미스터의 상기 출력에 관한 온도 파라미터를 표현하는 제2 아날로그 전압 신호로 변환하도록 구성된 제2 DPVS;
디지털 통신 링크에 의해 상기 제어기에 커플링된 전력 관리 유닛 또는 호스트 시스템; 및
상기 제1 아날로그 전압 신호 및 상기 제2 아날로그 전압 신호를 수신하고 프로세싱하도록 구성된 연료 게이지
를 포함하며,
상기 연료 게이지는 배터리 셀 단자 전압을 측정하기 위한 단일 아날로그 입력을 갖는 단일 셀 연료 게이지이고, 상기 배터리 셀 단자 전압을 측정하기 위한 단일 아날로그 입력은 상기 제1 DPVS로부터 상기 제1 아날로그 전압 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 단일 셀 연료 게이지는 배터리 셀 온도를 측정하기 위한 단일 아날로그 입력을 갖고, 상기 배터리 셀 온도를 측정하기 위한 상기 단일 아날로그 입력은 상기 제2 DPVS로부터 상기 제2 아날로그 전압 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 연료 게이지는 출력 데이터 신호들을 상기 제어기에 송신하도록 구성되며, 그런 다음, 상기 제어기는, 상기 디지털 통신 링크를 통해 상기 전력 관리 유닛 또는 호스트 시스템에 상기 출력 데이터 신호들을 포워딩하도록 구성되는,
장치.A plurality of battery cells of the multi-cell battery assembly;
An analog front end configured to receive voltage signals from each of the plurality of battery cells and to generate a first data signal as a function of the received voltage signals from each of the plurality of battery cells;
A controller configured to receive the first data signal from the analog front end and generate a second data signal as a function of a pre-programmed algorithm performed on the first data signal from the analog front end;
A thermistor configured to be proximate to the battery assembly, the output of the thermistor being configured to be coupled to an input of the controller, the controller further receiving an output of the thermistor and being performed on the output of the thermistor in advance Generate a third data signal as a function of a programmed algorithm;
A first digital programmable voltage source (“DPVS”) configured to convert the second data signal into a first analog voltage signal representing a battery cell voltage parameter;
A second DPVS configured to convert the third data signal into a second analog voltage signal representing a temperature parameter relating to the output of the thermistor;
A power management unit or host system coupled to the controller by a digital communication link; And
A fuel gauge configured to receive and process the first analog voltage signal and the second analog voltage signal
Including;
The fuel gauge is a single cell fuel gauge having a single analog input for measuring battery cell terminal voltage, and the single analog input for measuring the battery cell terminal voltage is configured to receive the first analog voltage signal from the first DPVS. The single cell fuel gauge has a single analog input for measuring battery cell temperature and the single analog input for measuring battery cell temperature is configured to receive the second analog voltage signal from the second DPVS And the fuel gauge is configured to transmit output data signals to the controller, and the controller is then configured to forward the output data signals to the power management unit or host system via the digital communication link.
Device. 제19 항에 있어서,
상기 멀티-셀 배터리 어셈블리는 전기 비히클(vehicle)에 전력을 공급하도록 구성되는,
장치.The method of claim 19,
Wherein the multi-cell battery assembly is configured to power an electrical vehicle
Device.
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